CN117733213A - 一种具有减震结构的bta钻头及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有减震结构的BTA钻头及使用方法，属于机械加工技术领域。其结构包括钻头部件。所述钻头部件包括导向块、刀片、刀片、刀片座、刀片、O型圈、钻头、外管，该装置是通过钻头杆上的凸台结构来固定O型圈来进行减震，然后在外管和钻头之间通入冷却液一部分经钻头杆上的斜孔流入排屑通道近而促进排屑，另一部分经过钻头台阶上的圆孔流入工作区域对刀片进行降温，同时带动切下碎屑流入排屑通道，最终实现减震、冷却、促排的作用。本发明能够实现减震、冷却等功能，更好的保证了加工的同轴度，减少钻头的损坏，因此具有结构简单、使用寿命长的特点。

Description

一种具有减震结构的BTA钻头及使用方法

技术领域

本发明属于机械加工领域中的深孔加工技术，具体涉及一种具有减震结构的BTA钻头及使用方法。

背景技术

深孔加工时，由于刀具和工件的接触面较大，容易产生振动，导致加工精度下降，表面质量恶化，由于刀具和工件的接触面较大，产生的切削热较多，容易导致刀具过热，磨损加剧，影响加工精度和效率，切削液和切屑会堆积在加工区域，如果不及时排除，会影响加工精度和效率。

在专利EP3231544B1中公开了一种喷射器深孔钻具，由可换式钻头、钻杆、卡盘、连接件和法兰组成，但是该专利外管不能拆卸，另外没有射流孔、冷却孔对于内孔排屑通道也没有良好的促排方法。

在申请号为CN201910324413.8的专利中公开了一种深孔加工的智能高强度BTA钻头，包括BTA钻头和钻杆，钻杆内沿轴线同轴开有通长的冷却液通道，BTA钻头连接于钻杆的头部端头，钻杆尾段设有外方牙螺纹，所述钻杆的头部段上对称开有与冷却液通道贯通的射流孔，射流孔为外端口径大、内端口径小的余弦规律状，两个射流孔的轴线与冷却液通道轴线位于同一平面；但是其余弦规律的射流孔加工困难，难以具体实施，而且该专利涉及的射流孔数较少且位置开在钻杆喉部，冲洗能力有限。由于bta钻头大多采用外冷却内排屑这种方式会造成冷却液的污染和浪费，同时外冷却不能有效的从钻头内部进行降温；此外分体结构整体结构刚度差且加工时钻头与钻杆容易发生松动。

在申请号为CN201821065805.4的专利中公开了一种具有射流孔的BTA深孔加工钻头，包括BTA钻头以及前端与所述BTA钻头连接的连接杆；连接杆为贯通的管体，沿着周向均匀设置有多个射流孔；射流孔轴线与连接杆轴线的交点位于所述射流孔之后，但是该专利额射流孔仅布置在喉部呈圆周分布开口多降低钻头的结构刚度，其流速慢不利于切屑的排出。由于bta钻头大多采用外冷却内排屑这种方式会造成冷却液的污染和浪费，同时外冷却不能有效的从钻头内部进行降温；此外分体结构整体结构刚度差且加工时钻头与钻杆容易发生松动。

发明内容

本发明所需解决技术问题是提供一种具有减震结构的BTA钻头，因此要求钻头具有良好的减震、冷却、促排作用，确保了加工的精度，减少刀具的损耗，提高了加工效率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明还提供了一种具有减震结构的BTA钻头，包括钻头头部和钻杆，钻头头部和钻杆一体成型，在钻头头部上设置刀片；钻头头部的后半部分还设置有螺纹，该螺纹用于实现钻头头部与外管之间的连接；且在钻杆上设置有若干凸台，在每个凸台上均套装有O型圈；且沿着钻头的轴线方向，在钻头内部中心有排屑通道；在钻杆上还设置有若干射流孔，射流孔的轴线倾斜设置；在钻头头部还设置有冷却孔；当钻头与外管通过螺纹配合之后，外管与钻杆之间形成有间隙，冷却液从两者之间的间隙进入之后，一部分进入到冷却孔，一部分进入到射流孔。

作为进一步的技术方案，所述钻头头部的前端为圆锥形，钻头头部的后端为阶梯形状的圆柱形，所述的螺纹开设在钻头头部的后端。

作为进一步的技术方案，所述的阶梯形状的圆柱形包括大直径的第一段圆柱和小直径的第二段圆柱，所述的螺纹开在第二段圆柱上。

作为进一步的技术方案，在第一段圆柱上设置导向条。

作为进一步的技术方案，所述的冷却孔的轴线与钻头的轴线平行。

作为进一步的技术方案，所述冷却孔设置两个，相对于钻头的轴线对称设置。

作为进一步的技术方案，所述的射流孔与钻头轴线的夹角为30-60°。

作为进一步的技术方案，所述的射流孔设置多圈，每圈设置多个。

作为进一步的技术方案，所述的凸台设置多圈，每圈设置多个。

第二方面，本发明还提供了一种具有减震结构的BTA钻头的使用方法，如下：

将钻头与外管通过螺纹配合，且外管与钻杆之间形成有间隙；冷却液从所述的间隙进入之后，一部分冷却液流经冷却孔给钻头上的刀片冷却，然后该部分冷却液随着碎屑再流回钻头中部的排屑通道，形成一个内冷却内排屑的循环结构；另一部分冷却液会从射流孔射出，然后推动排屑通道内部的碎屑沿着排屑通道向钻杆尾部移动；在钻孔的过程中通过射流孔进入到排屑通道中的冷却液整体向后流动，减小钻杆内部的气压，使得钻头头部的压强大于排屑通道内部的压强，进而加快液体流动，同时射流孔射流出的冷却液还能有效清理孔壁同时加速碎屑的排出。

本发明的有益效果如下：

1.区别与其它技术，本发明将钻头头部与钻杆做成整体结构，增强了钻杆钻削时的刚度，增加加工的稳定性；本发明采用内冷却可以有效的带走加工中热量减小热应力近而防止疲劳破坏，由于内冷却比外冷却接触范围更大可以带走的热量也更多，因此就可以提高钻头的加工效率，此外分体结构整体结构刚度差且加工时钻头与钻杆容易发生松动采用钻头钻杆一体设计能有效避免此缺点，一体化设计缺少减震结构会导致局部应力过大而发生断裂，增加的减震结构需要保护和更换，外管的存在避免了O型圈直接与孔壁接触减少了磨损，同时方便更换。

2.本发明的射流孔为外口大，内口小的圆锥形，一方面便于加工，另外一方面增加射流压力，每圈射流孔沿着钻杆的圆周方向均布，并沿钻杆轴向自钻头喉部向尾部排列，可有效提高冷却液的流速，减少湍流形成的涡动现象；本发明通过射流孔与冷却孔、排屑通道的相互配合，既实现了冷却，也实现了排屑。

3.本发明采用O型圈作为缓震结构，可以有效吸收钻削过程中刀具的振动，提高加工精度。

附图说明

图1：本发明一种具有减震结构的BTA钻头的总装图；

图2：本发明一种具有减震结构的BTA钻头的剖面图；

图3：本发明一种具有减震结构的BTA钻头的钻头安装在夹具上的视图；

图中：1凸台、2导向块、3刀片、4刀片、5刀片座、6刀片、7O型圈、8钻头头部、9外管、10射流孔、11冷却孔、12排屑通道、13钻杆。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施实例对本发明进一步说明

如图1到图3所示，本实施例中的钻头包括钻头头部8和钻杆13，钻头头部8和钻杆13一体成型，在钻头头部8上设置刀片3、刀片4、刀片6；其中，刀片6是安装在刀片座5上；钻头头部8的后半部分还设置有螺纹，该螺纹的作用是实现钻头与外管9之间的连接；且在钻杆13上设置有若干凸台1，在每个凸台1上均套装有O型圈7；且沿着钻头的轴线方向，在钻头内部中心有排屑通道12；在钻杆13上还设置有若干射流孔10，射流孔10的轴线倾斜设置，使得从射流孔10流出的液体一方面朝向钻杆内部进行射流，同时可以向钻杆后部进行射流，进而推动位于排屑通道12内部的碎屑沿着排屑通道12向钻杆尾部移动；在钻头头部还设置有冷却孔11；当钻头与外管9通过螺纹配合之后，外管9与钻杆13之间形成有间隙，冷却液从两者之间的间隙进入之后，一部分冷却液流经冷却孔11给钻头上的刀片冷却，然后该部分冷却液随着碎屑再流回钻头中部的排屑通道，形成一个内冷却内排屑的循环结构；另一部分冷却液会从射流孔10射出，然后推动排屑通道12内部的碎屑沿着排屑通道12向钻杆尾部移动；在钻孔的过程中由于通过射流孔进入到排屑通道12中的冷却液是整体向后流动，因此能减小前部的气压，进而造成钻头头部的压强大于排屑通道12内部的压强，进而可以加快液体流动，同时射流孔射流出的冷却液还能有效清理孔壁同时加速碎屑的排出。

进一步的，在本实施例中，优选的，射流孔10与钻杆轴线之间呈20-40°夹角，因为在30°左右流速呈正态分布，流速最高值约为30°，优选的采用30°夹角；在设计射流孔10与钻杆轴线之间的夹角时，需要考虑。

进一步的，在本实施例中，射流孔10在钻头杆体部分沿着钻头杆体的轴线方向设置有多圈，每圈设置多个射流孔10；每个射流孔10位于相邻的两个凸起1之间。射流孔10的具体数量按照长度确定，这样设置保证了对整个钻头起到促排的作用，一定的距离也保证了流出液体的压力。每圈射流孔沿着钻杆的圆周方向均布，并沿钻杆轴向自钻头喉部向尾部排列，可有效提高冷却液的流速，减少湍流形成的涡动现象；本发明通过射流孔与冷却孔、排屑通道的相互配合，既实现了冷却，也实现了排屑。

进一步的，所述的射流孔10为外口大，内口小的圆锥形，一方面便于加工，另外一方面增加射流压力，圆锥孔且自钻头喉部至尾部均有分布，可以提供较大的冲洗力。

进一步的，在本实施例中，钻头的端部开有冷却孔11，冷却孔11在钻头与工作区相接处的位置布置两个，方便对工作区域的冷却与润滑。

进一步的，在本实施例中，上述的凸起沿着钻头杆体的轴线方向设置有多圈，每圈设置多个凸起；每个凸起上均设置O型圈7，O型圈7主要起到对钻头进行减震的作用。优选的，所述钻头上凸台1和O形圈7采用过渡配合，

进一步的，在本实施例中，在钻头头部的外壁对称开有四孔，四孔在同一水平面上，主要用于安装4个导向块2。

进一步的，在本实施例中，所述钻头头部的前端为圆锥形，钻头头部的后端为阶梯形状的圆柱形，所述的螺纹开设在钻头头部的后端；所述的阶梯形状的圆柱形包括大直径的第一段圆柱和小直径的第二段圆柱，所述的螺纹开在第二段圆柱上，在第一段圆柱上设置导向条。

进一步的，在本实施例中，所述的冷却孔的轴线与钻头的轴线平行。所述冷却孔设置两个，相对于钻头的轴线对称设置。

使用时，将装好的钻头安装在刀架上用扳手锁紧刀架，调整好钻头位置避免错位与倾斜，就可以保证良好的同轴度。

进一步的，本发明的含减震装置的BTA钻头，所述钻头内壁开有三个直径相同的小孔沿内壁均匀排列，三个小孔分别用于刀片座5、刀片3、刀片4；在刀片座5上设置有刀片6。

进一步的，所述钻头刀片能够切削整个孔的加工直径且在单独刀片部分加有刀片座，其目的为了防止崩刃和改善切屑粘结现象，通过调整刀片的几何形状与导向块的形状，可以改变切削刃的几何角度，从而改善切屑的卷曲状态，减少切屑粘结现象，提高加工表面的质量，同时，不均匀分布的刀片还能提高切削液的压力和流量，进一步改善切削条件，此外，刀片的不均匀分布还可以调整机床主轴与钻套的同轴度，选用合适的钻套直径，及时替换磨损过大的钻套等，以提高加工精度和效率。

在本实施例中，当冷却液流经钻头与外管之间的间隙后经冷却孔11给刀片冷却，而后再流回钻头中部排屑通道，形成一个内冷却内排屑的循环结构。所述钻头尾部采用对称分布的射流孔10；在钻孔的过程中由于液体向后流动能减小前部的气压进而造成工作区域压强大于孔内压强进而加快液体流动，同时能有效清理孔壁同时加速碎屑的排出。

所述钻头尾部的凸台1来安装O形圈7，能够有效的对O形圈7进行固定并且能够通过O形圈7采用尼龙材质，作用是减小因震动而引起的偏心和对加工孔壁的挤压，保证良好的加工质量和加工孔的同轴度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有减震结构的BTA钻头，其特征在于，包括钻头头部和钻杆，钻头头部和钻杆一体成型，在钻头头部上设置刀片；钻头头部的后半部分还设置有螺纹，该螺纹用于实现钻头头部与外管之间的连接；且在钻杆上设置有若干凸台，在每个凸台上均套装有O型圈；且沿着钻头的轴线方向，在钻头内部中心有排屑通道；在钻杆上还设置有若干射流孔，射流孔的轴线倾斜设置；在钻头头部还设置有冷却孔；当钻头与外管通过螺纹配合之后，外管与钻杆之间形成有间隙，冷却液从两者之间的间隙进入之后，一部分进入到冷却孔，一部分进入到射流孔。

2.如权利要求1所述的具有减震结构的BTA钻头，其特征在于，所述钻头头部的前端为圆锥形，钻头头部的后端为阶梯形状的圆柱形，所述的螺纹开设在钻头头部的后端。

3.如权利要求2所述的具有减震结构的BTA钻头，其特征在于，所述的阶梯形状的圆柱形包括大直径的第一段圆柱和小直径的第二段圆柱，所述的螺纹开在第二段圆柱上。

4.如权利要求3所述的具有减震结构的BTA钻头，其特征在于，在第一段圆柱上设置导向条。

5.如权利要求1所述的具有减震结构的BTA钻头，其特征在于，所述的冷却孔的轴线与钻头的轴线平行。

6.如权利要求1所述的具有减震结构的BTA钻头，其特征在于，所述冷却孔设置两个，相对于钻头的轴线对称设置。

7.如权利要求1所述的具有减震结构的BTA钻头，其特征在于，所述的射流孔与钻头轴线的夹角为30-60°。

8.如权利要求1所述的具有减震结构的BTA钻头，其特征在于，所述的射流孔设置多圈，每圈设置多个。

9.如权利要求1所述的具有减震结构的BTA钻头，其特征在于，所述的凸台设置多圈，每圈设置多个。

10.如权利要求1-9任一所述的具有减震结构的BTA钻头的使用方法，其特征在于：

将钻头与外管通过螺纹配合，且外管与钻杆之间形成有间隙；冷却液从所述的间隙进入之后，一部分冷却液流经冷却孔给钻头上的刀片冷却，然后该部分冷却液随着碎屑再流回钻头中部的排屑通道，形成一个内冷却内排屑的循环结构；另一部分冷却液会从射流孔射出，然后推动排屑通道内部的碎屑沿着排屑通道向钻杆尾部移动；在钻孔的过程中通过射流孔进入到排屑通道中的冷却液整体向后流动，减小钻杆内部的气压，使得钻头头部的压强大于排屑通道内部的压强，进而加快液体流动，同时射流孔射流出的冷却液还能有效清理孔壁同时加速碎屑的排出。